機(jī)器人零部件2023年世界機(jī)器人大會(huì)熱點(diǎn)爭(zhēng)議

在原先，機(jī)器人的三大核心零部件是控制系統(tǒng)中的控制器、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的伺服電機(jī)和機(jī)械系統(tǒng)中的精密減速器。如今，機(jī)器人的主體框架結(jié)構(gòu)已經(jīng)落實(shí)，更多機(jī)器人已經(jīng)開始深入到各類場(chǎng)景中，這也帶來(lái)了視覺(jué)、力覺(jué)、一體化執(zhí)行機(jī)構(gòu)等新的零部件方向。

2023年世界機(jī)器人大會(huì)上不難發(fā)現(xiàn)這種新趨勢(shì)。本次140余家中外知名機(jī)器人企業(yè)攜帶的近600件展品，無(wú)論是ABB、FESTO、現(xiàn)代、新松、京東物流、元化智能、天智航等，還是6場(chǎng)主論壇、近30場(chǎng)專題論壇及配套活動(dòng)，所展示和報(bào)告的內(nèi)容，大多不再是機(jī)器人單機(jī)，而是通過(guò)融合各類視覺(jué)、傳感器的機(jī)器人綜合解決方案，多維度、多視角呈現(xiàn)了機(jī)器人行業(yè)新技術(shù)、新產(chǎn)品、新方案、新應(yīng)用。

在世界機(jī)器人大會(huì)上，包括制造業(yè)、農(nóng)業(yè)、商貿(mào)物流、醫(yī)療健康、商業(yè)社區(qū)服務(wù)、安全應(yīng)急和極限環(huán)境應(yīng)用等十大應(yīng)用場(chǎng)景板塊，目前已經(jīng)和機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了初步結(jié)合，展現(xiàn)了機(jī)器人在推動(dòng)創(chuàng)新發(fā)展、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、改善人民福祉方面的積極作用，也展現(xiàn)了機(jī)器人深入各類場(chǎng)景的應(yīng)用能力。

整個(gè)世界機(jī)器人大會(huì)上表現(xiàn)了一種未來(lái)圖景：隨著機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景正全面打開，機(jī)器人行業(yè)發(fā)展正從關(guān)注“機(jī)器人”本身，到了關(guān)注“機(jī)器人+”如何賦能千行百業(yè)，如何推動(dòng)著機(jī)器人應(yīng)用向深度廣度拓展，這就延伸出更多的機(jī)器人相關(guān)概念和細(xì)分技術(shù)體系。

▍新部件方向初現(xiàn)端倪

在全球各巨頭紛紛選擇進(jìn)軍機(jī)器人領(lǐng)域的當(dāng)下，許多新的機(jī)器人概念正快速?gòu)奶岢龅交馃幔鏕PT、具身智能等新概念讓人目不暇接。其背后發(fā)展邏輯并不復(fù)雜：由于機(jī)器人本身的能力愈發(fā)豐富，需要機(jī)器人企業(yè)針對(duì)不同場(chǎng)景和需求，帶著交鑰匙的思路實(shí)現(xiàn)細(xì)分化和系統(tǒng)化完善，從而讓多個(gè)新技術(shù)落地有了前提和可能性。

與此同時(shí)，機(jī)器人共性與前沿技術(shù)正在迅猛發(fā)展，電子、機(jī)械、生物、材料等大量科學(xué)和技術(shù)在相互交融中相互促進(jìn)，融合創(chuàng)新、高端化、智能化、生態(tài)構(gòu)建成為中國(guó)機(jī)器人未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵詞，從而帶動(dòng)了多種零部件的融合和升級(jí)。

因?yàn)闊o(wú)論是工業(yè)還是服務(wù)機(jī)器人，主要包括三大部分六個(gè)子系統(tǒng)，其中三大部分指機(jī)械部分、傳感部分和控制部分，六個(gè)子系統(tǒng)是指驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機(jī)器人－環(huán)境交互系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的三大核心零部件保證了機(jī)器人的基礎(chǔ)移動(dòng)、控制、執(zhí)行能力，而如今為了讓機(jī)器人進(jìn)入更大、更多場(chǎng)景，新的機(jī)器人零部件正從感知、決策兩個(gè)維度出發(fā)，助力機(jī)器人商業(yè)化加速。

例如在硬件端，感知是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制零部件外的最主要環(huán)節(jié)，也是控制和執(zhí)行環(huán)節(jié)的前提。我們?nèi)绻?strong>類比人類的五類感官來(lái)梳理機(jī)器人的相關(guān)感知硬件，可以發(fā)現(xiàn)其中包括交互控制、視覺(jué)傳感、力控傳感、位移姿態(tài)傳感及運(yùn)動(dòng)控制傳感等大的方向。

交互控制環(huán)節(jié)可以類比人類的“大小腦”，一般由主控、協(xié)調(diào)和分布控制構(gòu)成，硬件涉及主控芯片、協(xié)調(diào)控制器、分布式驅(qū)動(dòng)控制器等，SoC、MCU、FPGA等芯片廠商、智能控制器及可編程邏輯控制器廠商在今年越來(lái)越多和機(jī)器人進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，通過(guò)慣性測(cè)量單元IMU等產(chǎn)品，幫助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了更穩(wěn)定的位移姿態(tài)傳感。

視覺(jué)傳感環(huán)節(jié)可以類比人類的“眼睛”，3D機(jī)器視覺(jué)為機(jī)器人視覺(jué)傳感主要方案，以多目視覺(jué)和iToF為主，機(jī)器視覺(jué)可以通過(guò)圖像傳感器找到被測(cè)的零件并確定其位置，使得機(jī)器人能夠具備識(shí)別、定位、修正等更復(fù)雜的功能，在提高定位精度、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)、拓展應(yīng)用領(lǐng)域等方面都具有重要意義。

力控傳感環(huán)節(jié)類比人類的“觸覺(jué)”，力矩傳感器為目前的主要方案，六維力傳感器將會(huì)使機(jī)器人關(guān)節(jié)具備全方位的力感知能力，目前機(jī)器人的發(fā)展正推動(dòng)六維力傳感器放量降本。此外，柔性電子皮膚作為機(jī)器人觸覺(jué)的進(jìn)一步解決方案，目前也已取得初步進(jìn)展，在協(xié)作機(jī)器人、人形機(jī)器人等產(chǎn)品上得到應(yīng)用。

運(yùn)動(dòng)控制傳感類比人類的“末梢神經(jīng)”，目前許多廠商采取了新的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器，形成了全新的驅(qū)控一體化關(guān)節(jié)，搭建了各類關(guān)節(jié)模組，從而使得機(jī)器人靈巧手、夾爪等末端執(zhí)行器快速成為機(jī)器人零部件的一股重要力量。

從整個(gè)世界機(jī)器人大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)可以發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是人形機(jī)器人、仿生蝴蝶、智能寵物貓等眾多“新奇特”展品，還是工業(yè)制造類解決方案，都開始借助視覺(jué)、傳感器等新型零部件，增強(qiáng)機(jī)器人本體感知及獲取環(huán)境物理信息的能力，減少體積和重量，同時(shí)有了更強(qiáng)的環(huán)境交互和融合能力，從而能更好實(shí)現(xiàn)新技術(shù)賦能，完成更廣泛的作業(yè)。

▍新型部件國(guó)產(chǎn)替代潛力巨大

機(jī)器人市場(chǎng)空間巨大，也為新興零部件的發(fā)展和進(jìn)口替代提供了機(jī)遇。天眼查數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)存機(jī)器人相關(guān)企業(yè)57.1萬(wàn)余家，其中，2023年上半年新增注冊(cè)企業(yè)8.1萬(wàn)余家，與2022年同比增長(zhǎng)38.4%。從地域分布來(lái)看，廣東、江蘇以及山東，三地相關(guān)企業(yè)數(shù)量位居前列，分別擁有11.4萬(wàn)余家、7.6萬(wàn)余家以及4.7萬(wàn)余家。本次世界機(jī)器人大會(huì)上，很明顯能感受到，參展企業(yè)數(shù)量和參會(huì)人員都有了明顯的提升。

四足機(jī)器人是成為帶動(dòng)新型零部件發(fā)展的主要?jiǎng)恿Α?/strong>由于四足機(jī)器人需要有更高的有效載荷和極強(qiáng)的平衡能力，也需要更利于控制、設(shè)計(jì)和維護(hù)。目前國(guó)內(nèi)外波士頓動(dòng)力、小米、追覓科技、宇樹科技、云深處等公司的產(chǎn)品，都通過(guò)自研、優(yōu)化一體化關(guān)節(jié)模組，實(shí)現(xiàn)了越來(lái)越高的扭矩和輸出密度，從而能夠完成更復(fù)雜的動(dòng)作，有更高的續(xù)航能力。據(jù)機(jī)器人大講堂現(xiàn)場(chǎng)了解，其中追覓科技的關(guān)節(jié)模組產(chǎn)線目前也已經(jīng)部署10多條，未來(lái)考慮單獨(dú)銷售。